[发明专利]一种多金属氧酸盐-二氧化钛纳米复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于纳米材料的制备及应用技术领域，具体涉及一种多金属氧酸盐‑二氧化钛纳米复合材料及其制备方法和应用。本发明通过一锅法成功合成了MnW₁₂/TiO₂微米花，经热处理可将其转化为纳米棒。通过光催化试验发现MnW₁₂/TiO₂纳米棒的产氢效率高于MnW₁₂/TiO₂微米花的产氢效率。结果表明可以通过形貌控制来增强光催化产氢性能。本发明不仅丰富了同多金属氧酸盐基微/纳米材料的多样性，而且为提高POM/TiO₂微/纳米复合材料的光催化效率提供了新的途径。本发明操作方法较为简单，制备条件容易控制，所制备的多金属氧酸盐‑二氧化钛微/纳米复合材料MnW₁₂/TiO₂具有无污染、催化效率好等应用价值。

技术领域

本发明属于纳米材料的制备及应用技术领域，具体涉及一种多金属氧酸盐-二氧化钛纳米复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

多金属氧酸盐(POM)，由于其在催化、材料和光致发光等方面的结构多样性和可调节特性，具有广泛的潜在应用。作为多酸化学的独特分支，与传统的多酸晶体化合物相比，目前对多酸基微/纳米材料的探索较少。随着纳米技术的发展，可以通过人工方法调整多酸基微/纳米材料的形貌、成分和尺寸。因此，许多研究人员致力于探索该领域，并研究了一些多酸基微/纳米材料。2011年，Cronin等人报道了一种新的现象，即中空矿物管状结构的生长，这可能对迄今归因于生物进程的化石记录中结构的解释具有重要意义。随后，Chattopadhyay及其同事使用溶剂热法制备了Mn基杂多钨酸盐微米球。

在过去的二十年中，许多研究人员一直在研究多酸基微/纳米材料的形态和组成，其形态主要为多面体、管、线或球体。但是，与传统的单晶化合物相比，进展较慢。

众所周知，二氧化钛(TiO₂)是一种重要的光催化剂，由于其相对较低的成本，良好的化学稳定性和较高的氧化电位等优点而受到了广泛的研究。Zou课题组制备的TiO₂ p-n同质结，用于光电化学和光催化制氢。Yi和同事报告了W₂C@C/TiO₂异质结体系，其具有高效的太阳光驱动的制氢能力。但是，关于POMs/TiO₂材料的合成和性质的研究相对较少。2013年，Bansal课题组构筑了TiO₂-POM-双金属纳米复合材料，以改善表面增强的拉曼散射和太阳光催化作用。随后，Wang课题组合成的POM/TiO₂/Ag复合纳米纤维在可见光下具有增强的光催化性能。Lan课题组报告了氧空位重排的POM/TiO₂类Fenton光催化剂，以增强协同降解作用。这些文献中，形貌是对光催化剂性能产生重大影响的重要因素，这是由于形貌会影响比表面积，以及光生电荷的分离效率和迁移速率。而关于POM/TiO₂微/纳米复合材料的结构及性能的研究目前很少。

所以，基于现有的研究，探索通过形貌控制来提高多金属氧酸盐和TiO₂微/纳米复合材料的光催化性能具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是克服技术的不足，提供一种多金属氧酸盐-二氧化钛纳米复合材料的制备方法，在温和条件下通过一锅法成功制备了MnW₁₂/TiO₂微米花，并经加热处理将MnW₁₂/TiO₂微米花转变为纳米棒。

本发明又进一步提供了上述多金属氧酸盐-二氧化钛纳米复合材料在光催化产氢方面的应用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种多金属氧酸盐-二氧化钛纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：